热学知识点总结与例题练习

热 学

一、重点概念和规律

1分子运动论的三条基本理论

⑴物体由大量分子构成 油膜法估算分子直径：S V

D =

阿伏加德罗常熟估算分子直径： 固、液分子体积：3366A

A N M D D N M v πρπρ=→== D ：m 1010- 气体分子间距：33A

A N M D D N M v ρρ=→== D ：m 910- 分子质量：A

N M m = kg 27261010---- ⑵分子在永不停息地做无规则运动---热运动

扩散现象：由于分子的无规则运动，相互接触的物体的分子彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快。气体扩散速度＞液体扩散速度＞固体扩散速度。

布朗运动：悬浮在液体中的微小固体颗粒的永不停息的无规则运动。

原因：液体分子无规则运动，对微小固体颗粒的碰撞不平衡。

决定布朗运动剧烈程度的因素：a ：颗粒越小越剧烈，b ：温度越高越剧烈。 ⑶分子间存在着相互作用力

①分子间同时存在引力和斥力，都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得快。分子力F 是它们的合力。

当r ＜0r 时 F 表现为斥力 当r ＝0r 时 F=0 当100r ＞r ＞0

r 时 F 表现为引力 当r ＞100r 时 F=0

2 物体的内能

⑴分子热运动的动能：分子由于做无规则运动而具有的动能。

分子热运动的平均动能：n E E ki k ∑=-，所有分子热运动的动能的总和比分子总数。 温度是分子热运动的平均动能的标志。

⑵分子势能：分子间存在相互作用，由分子间距离决定的能量。

分子力做功和分子势能的关系：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。

机械能 及其转化 定义：机械能是指动能和势能的总和。 转化：动能和势能之间相互转化。 机械能守恒：无阻力，动能和势能之间总量不变。

分子势能与分子间距离r 的关系：

当r ＞100r 时，p E =0；

当100r ＞r ＞0r 时，r 减小p E 减小； 当r ＝0r 时，p E 最小； 当r ＜0r 时，r 减小p E 增大。 ⑶物体内能：所有分子热运动的动能和分子势能的总和。

∑+=-pi k E E n U

3气体分子运动特点及内能

①气体分子间距离r ＞100r ，引力和斥力都为0，F=0；

②分子按速率分布的情况：中间大，两头小。速率接近平均速率的分子最多。

p E =0；k E n U -

=。所以一定质量气体的内能只与温度有关。

4 固、液体特点

⑴ 固体特点

① 固体分子间距离r ＝0r ，分子只能在平衡位置做无规则振动。所以有固定的体积和形状。 ② 晶体和非晶体 单晶体多晶体外形

规则熔点

不确定物理性质

各向异性典型物质

玻璃，蜂蜡晶体和非晶体在一定条件下可以转化形成与转化

石英，云母，食盐晶体非晶体

不规则确定各向同性有规则，但构成多晶体的小晶体排列无规则分子排列无规则同一物质可以有不同的晶体形态同一物质可以有晶体和非晶体形态

⑵ 液体特点 液体分子间距离r ＝0r ，分子在平衡位置做无规则振动，但没有固定的平衡位置，所以液体有固定的体积，没有固定的形状。

②液体表面张力：

A ：液体表面分子间距离r ＞0r ，所以液体表面各部分相互吸引；

B ：方向跟液面相切，跟液面分界线垂直；

C ：大小：温度越高越小，密度越大张力越大，有杂质时张力变小。

r 0r

F

E

浸润和不浸润：

浸润：附着层分子间距离r ＜0r ， 分子间作用力表现为斥力，附着层有扩展的趋势。 不浸润：附着层分子间距离r ＞0r ，分子间作用力表现为引力，附着层有收缩的趋势。 ⑶ 液晶

① 液晶分子排列有序而显示各向异性，可以自由移动而保持液体的流动性；

② 液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生变化。

⑷ 饱和汽， 湿度

饱和汽：液体蒸发一段时间后，在相同时间

内回到液体中的分子数等于从液面飞出的分子数，

液体与气体之间达到了动态平衡，这种与液体处

于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽。饱和汽的压强叫

做饱和汽压。饱和汽压只与温度有关。

② 空气的湿度

绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强1P 。

相对湿度：=21p p （2P 同温度下水蒸气的饱和汽压）。 5 物态变化中的能量交换

熔化 吸热 汽化 吸热

固体 液体 气体。

凝固 放热 液化 放热

6热力学定律

⑴ 热力学第零定律：

如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡。 ⑵ 热力学第一定律：

做功和热传递是改变内能的两种方式；

做功：内能 其它形式的能；

热传递：内能从一个物体转移到另一物体（传导,对流，辐射）。

热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做 功的和。W Q U +=∆

V P W ∆= V ∆气体体积的改变量绝对值 U ∆＞0 内能增加

T ↑ U ∆＞0 Ⅰ： 理想气体

U ∆＜0 内能减小

T ↓ U ∆＜0

W ＞0 外界对物体做功 V ↓ W ＞0 Ⅱ：

理想气体

W ＜0 物体对外界做功 V ↑ W ＜0

Q ＞0 吸热

Ⅲ： 理想气体：先确定W U ,∆的正负；再确定Q 的正负。

Q ＜0 放热

⑶ 热力学第二定律：

① 热传递的方向：热量能自发地从高温物体传到低温物体，而不能自发地从低温物体传到

高温物体而不引起其它变化。

② 内能转化的方向：不能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其它变化（热机的效

率不能达到100﹪或第二类永动机不可能制成）。

③ 事物发展的方向：物体的自由发展都向无序性增加的方向发展（熵增加原理）。 ⑷ 热力学第三定律：

不能用有限的次数把物体降温到绝对零度。

7 气体的三个实验定律及状态方程

（1）基本规律

① 玻意耳定律（等温变化）：一定质量的理想气体，在温度不变时，压强与体积成反比。 2211V P V P =

②查理定律（等容变化）：一定质量的理想气体，在体积不变时，压强与热力学温度成正比。 2

211T P T P = ③盖——吕萨克定律（等压变化）：一定质量的理想气体，在压强不变时，体积与热力学温度成正比。2

211T V T V = ④状态方程：

222111T V P T V P = （2）解题思路

① 状态分析：分析是何种变化过程

Ⅰ：一般导热容器封闭的气体缓慢压缩和膨长，在环境温度不变时为等温变化； Ⅱ：对封闭气体的活塞或液柱受力分析，求压强的变化情况。

② 确定初末状态，排列出状态参量；建立对应的方程；解答。

三、典型例题

1、关于热力学定律，下列说法正确的是( )

A ．气体吸热后温度一定升高

B ．对气体做功可以改变其内能

C ．理想气体等压膨胀过程一定放热

D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体